| تعداد نشریات | 14 |
| تعداد شمارهها | 680 |
| تعداد مقالات | 7,068 |
| تعداد مشاهده مقاله | 10,665,439 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,766,150 |
تغییرات مشخصههای ریشه و فعالیتهای بیوشیمی خاک تحت تاثیر زمیننمای کاتنا در غرب مازندران | ||
| مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
| دوره 32، شماره 3، مهر 1404، صفحه 161-181 اصل مقاله (3.89 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2025.23289.3787 | ||
| نویسندگان | ||
| افسانه فرهادی فر1؛ یحیی کوچ* 2؛ محمدعلی بهمنیار3 | ||
| 1دانشجوی دکتری علوم و مهندسی مرتع، گروه مرتعداری، دانشکده منابعطبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران | ||
| 2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مرتعداری، دانشکده منابعطبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران. | ||
| 3. استاد گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابعطبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: مراتع یکی از گستردهترین بومسازگان روی زمین را تشکیل میدهند و نقش حیاتی در حفظ تعادل اکولوژیکی دارند. شکل زمین بهطور قابل توجهی بر شکلگیری خاک اثر میگذارد و نقش بسیار مهمی در تغییرپذیری ویژگیهای خاک دارد. "کاتنا" یکی از انواع مختلف شکلهای زمین است که دارای پنج موقعیت (قله، شانه، پشتی، پای و پنجه شیب) میباشد. ناهمواریهای توپوگرافی در کاتنا با تأثیر بر پراکنش ریشهها و ویژگیهای خاک، موجب تغییر در پوشش گیاهی، فرآیندهای زیستی و کیفیت خاک میشود. در همین راستا موقعیتهای مختلف کاتنا از عوامل مهم در چگونگی ارتباط بین مشخصههای خاک و ریشه میباشد. اگرچه مناطق مرتعی بخش قابل توجهی از چشمانداز نیمهخشک را تشکیل میدهند، کمبود اطلاعات جامع در مورد خاکهای مرتعی نیمهخشک، بویژه در اشکال مختلف زمین وجود دارد. بومسازگان نیمهخشک، با توجه به شرایط اقلیمی خاص خود در زمرهی مناطق بسیار حساس و شکننده قرار میگیرند. این تحقیق به بررسی این موضوع میپردازد که چگونه شکل زمین بر ویژگیهای ریشه و آنزیمهای خاک در یک چشمانداز مرتعی نیمهخشک واقع در بخش کوهستانی شمال ایران تأثیر میگذارند و در نتیجه درک ما از کاتنا را عمیقتر میکند. ریشهها (ریزریشهها و درشتریشهها) بخش بسیار زیادی از اجزای زیرزمین در موقعیتهای مختلف کاتنا را به خود اختصاص داده است. شکل زمین میتواند اثرات زیادی بر زیتوده ریشهها داشته باشد که در موقعیتهای مختلف، این اثرات میتوانند متفاوت باشند. موقعیتهای کاتنا تعیینکننده میزان رطوبت و تغذیه خاک است، که به نوبه خود بر میزان زیتوده ریشهها تأثیر دارد. ریشههای گیاهان از دو بخش اصلی تشکیل شدهاند: ریزریشهها و درشتریشهها. ریزریشهها در چرخه عناصر غذایی نقش بسیار مهمی دارند. درشتریشهها به دلیل بزرگتر بودن باعث استحکام گیاهان میشوند و در مقایسه با ریزریشهها نرخ بازگشت کندتری به خاک دارند اما در عملکرد رویشگاهها اثرگذار است. فعالیتهای بیوشیمی حساسیت قابل توجهی نسبت به سایر مشخصههای فیزیکی و شیمیایی خاک دارند که در نتیجه آنها را بهعنوان یک شاخص مناسب برای ارزیابی کیفیت خاک در شکلهای مختلف زمین قرار میدهد. آنزیمهای خاک طی فرایند کاتالیز شیمیایی، راهبردی برای تغذیه گیاهان و مواد آلی در خاک هستند. مواد و روش: بدین منظور منطقه گیلکلا در بخش کجور در استان مازندران بعنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. ابتدا در این منطقه سه کاتنای V شکل و سه کاتنای Ʌ شکل انتخاب شد. در این ساختارها در محل هر یک از موقعیتهای پنجگانه مورد بررسی در عرض کاتنا، نمونهبرداری از سطح 30×30 سانتیمتر و عمقهای 0-15، 15-30 و 30-45 سانتیمتری خاک انجام شد. در مجموع در ساختارهای مورد بررسی، 270 نمونه خاک برداشت و به آزمایشگاه منتقل شد. پس از انتقال نمونههای خاک به آزمایشگاه، درشتریشهها و ریزریشهها از نمونهها جداسازی (بر مبنای عمق 45-0 سانتیمتری) شده و با الک 2 میلیمتری شستشو داده شدند. نمونههای خاک هواخشک و نمونههای ریشه به مدت 24 ساعت در آون با دمای 70 درجه سانتیگراد قرار داده شد و خشک شدند. پس از آمادهسازی نمونهها، اندازهگیری مشخصههای ریشه از جمله زیتوده ریشهها به روش توزین، کربن به روش احتراق، نیتروژن به روش معدنیسازی، فسفر به روش اولسن، پتاسیم، کلسیم و منیزیم به روش جذب اتمی اندازهگیری شد. فعالیتهای بیوشیمی آنزیمها در شرایط استاندارد و در یک بستر کافی انکوباسیون شدند و بر اساس اندازهگیری رنگسنجی محصول آزاد شده از آنزیم، نرخ فعالیت آنزیم با استفاده از روشهای استاندارد مشخص گردید. مشخصههای خاک با استفاده از آزمون GLM و در قالب طرح کرتهای دوبار خردشده تجزیه و تحلیل شدند. تجزیه و تحلیل آماری کلیه دادهها با استفاده از نرمافزار SPSS نسخه 20 انجام شد. همچنین برای بررسی ارتباط بین شکل، موقعیتها و عمقهای مختلف کاتنا از تجزیه و تحلیل چند متغیره و تحلیل مؤلفههای اصلی (PCA) با استفاده از برنامه PC-ORD استفاده شد. یافتهها: نتایج نشان داد که شکل زمین، اثرات معنیداری بر مشخصههای مورد بررسی داشته است. نتایج نشان داد که زیتوده (57/645 گرم بر مترمربع) و کربن (70/18 %) درشتریشه، فسفر (32/2 %) ریزریشه و کلسیم (86/0 %) ریزریشه در کاتنای V شکل بیشتر از کاتنای Λ شکل بود. همچنین بیشترین مقادیر مشخصههای درشتریشه از جمله زیتوده (16/801 گرم بر مترمربع)، کربن (30/24 %)، فسفر (62/1 %) و کلسیم (46/0 %) در موقعیت پنجه شیب کاتنا مشاهده شد. بیشترین مقادیر زیتوده (92/35 گرم بر مترمربع)، نیتروژن (44/0 %)، فسفر (32/2 %)، پتاسیم (39/1 %)، کلسیم (86/0 %) و منیزیم (69/0 %) ریزریشه در کاتنای V شکل مشاهده شد. زیتوده ریزریشه (24/47 گرم بر مترمربع) و عناصر غذایی آنها (کربن 30/34 %، نیتروژن 54/0 %، فسفر 02/3 %، پتاسیم 55/1 %، کلسیم 07/1 % و منیزیم 87/0 %) در پنجه کاتنای V شکل بیشترین مقدار را داشته است. علاوه بر این نتایج اندازهگیری ریشه نشان داد که زیتوده آن (39/502 گرم بر مترمربع)، کربن (71/24 %)، نیتروژن (38/0 %)، فسفر (89/1 %)، پتاسیم (19/1 %)، کلسیم (62/0 %) و منیزیم (45/0 %) بیشترین میزان خود را در کاتنای V شکل داشته است، همچنین در موقعیت پنجه شیب نیز بهترتیب (81/636 گرم بر مترمربع، 30/29 %، 44/0 %، 32/2 %، 30/1 %، 77/0 %، 59/0 %) بیشترین مقدار را داشته است. نتایج بهدست آمده از اندازهگیری آنزیمهای مورد بررسی نشان داد که در کاتنای V شکل بیشترین مقدار آنزیمهای اسید فسفاتاز (µg PNP g−1 h −1 67/260)، آریلسولفاتاز (µg PNP g−1 h −1 89/207) و اینورتاز (µg Glucose g−1 3 h −1 40/229) و بیشترین مقدار آنها به ترتیب اورهآز (µg NH4+ –N g-1 2 h-1 04/21)، اسید فسفاتاز (µg PNP g−1 h −1 35/402)، آریل سولفاتاز (µg PNP g−1 h −1 55/350) و اینورتاز (µg Glucose g−1 3 h −1 77/307) در پنجه شیب بوده و در لایه 0-15 سانتیمتری خاک بهترتیب (µg NH4+ –N g-1 2 h-1 67/17)، (µg PNP g−1 h −1 61/267)، (µg PNP g−1 h −1 22/213) و (µg Glucose g−1 3 h −1 01/224) بیشترین فعالیت را داشتهاند. نتیجهگیری: نتایج پژوهش حاضر به این نکته اشاره دارد که موقعیتهای مختلف کاتنا بهعنوان یک واحد توپوگرافی، تأثیر زیادی بر ویژگیهای خاک، پوشش گیاهی و فعالیتهای زیرزمینی دارند. در کاتنای V شکل، موقعیتهای پایین شیب به دلیل ویژگیهای مناسب خاک، مانند نگهداری رطوبت و مواد مغذی، شرایط بهتری برای رشد گیاهان و فعالیتهای زیستی دارند. در این نواحی، پوشش گیاهی بهتر از مناطق بالای شیب است و از خاک در برابر فرسایش محافظت میکند. در مقابل، در نواحی بالای شیب به دلیل شرایط نامناسب خاک، پوشش گیاهی ضعیفتر است و فرسایش خاک میتواند فعالیتهای زیستی را مختل کند. موقعیتهای قله و شانه کاتنا به دلیل قابلیت احیای طبیعی، میتوانند هدف مناسبی برای عملیات ترمیم و بازسازی خاک باشند. در واقع، ممکن است تصور شود که تجمع مواد آلی، شستشوی مواد مغذی و ایجاد یک میکرواقلیم مناسب میتواند فعالیتهای بیولوژیکی را افزایش دهد، در مقابل آن کاهش نسبت پوشش گیاهی در موقعیتهای بالا اثرات مضری بر اجزای زیرزمینی ایجاد میکند. تعامل بین این متغیرها میتواند بینش ارزشمندی در مورد پویایی حاصلخیزی خاک و عملکرد بومسازگان ایجاد کند. در نتیجه، یافتههای این تحقیق ضرورت حفظ موقعیت پای و پنجه کاتنا برای تقویت حاصلخیزی خاک و سلامت کلی خاک را اثبات میکند. علاوه بر این، ممکن است به ارزیابی چرخه مواد مغذی در مناطق شمالی ایران کمک کند. همچنین این یافتهها میتواند به بهبود مدیریت منابعطبیعی و چرخه عناصر غذایی در مناطق کوهستانی شمال کشور کمک کند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| توپوگرافی؛ درشتریشه؛ ریزریشه؛ فعالیت آنزیمی؛ عمق خاک | ||
| مراجع | ||
|
1.Goodarzi, M., Fadaei Jazi, F., & Soltani, Z. (2024). Investigating the ecological capacity of Shahin Shahr’s physical development. Spatial Planning. 13, 47-70. 2.Kooch, Y., & Hosseini, S. M. (2015). Forest soil ecology (Concepts and Algorithms). Jahad Daneshgahi Publications Mazandaran branch. 456 p. [In Persian] 3.Ma, W., Li, Z., Ding, K., Huang, B., Nie, X., Lu, Y., & Xiao, H. (2016). Soil erosion, organic carbon and nitrogen dynamics in planted forests: a case study in a hilly catchment of Hunan Province. China. Soil and Tillage Research,155, 69-77. 4.Conforti, M., Longobucco, T., Scarciglia, F., Niceforo, G., Matteucci, G., & Buttafuoco, G. (2020). Interplay between soil formation and geomorphic processes along a soil catena in a Mediterranean mountain landscape: an integrated pedological and geophysical approach. Environmental Earth Sciences. 79, 1-16. 5.Wang, L., Wang, L., Zhang, W., Meng, X., Liu, S., & Zhu, C. (2024). Time series prediction of reservoir bank landslide failure probability considering the spatial variability of soil properties. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 16, 3951-3960. 6.Daniel, M., Carlos, E. G. R., Guilherme, R., Priscyla, M. S., Rodrigues, Duque-Brasil, R., Ferreira, J. R., Ary, T., & Filho, O. (2015). Landforms and soil attributes determine the vegetation structure in the Brazilian semiarid. Folia Geobotanica. 50, 175-184. 7.Alves, G. B., Oliveira, F. S. D., Silva,A. H. N. D., & Souza, V. S. D. (2024). Toposequence: What are we talking about? Revista Brasileira de Ciência do Solo. 48, e0230137. 8.Karaca, S., Gülser, F., & Selçuk, R. (2018). Relationships between soil properties, topography and land use in the Van Lake Basin, Turkey. Eurasian Journal of Soil Science. 7, 115-120. 9.Zhu, M., Feng, Q., Zhang, M., Liu, W., Qin, Y., Deo, R. C., & Zhang, C. (2018). Effects of topography on soil organic carbon stocks in grasslands of a semiarid alpine region, northwestern China. Journal of Soils Sediments. 19, 1640. 10.Lozano-García, B., & Parras-Alcantára, L. (2014). Variation in soil organic carbon and nitrogen stocks along a toposequence in a traditional Mediterranean olive grove. Land Degradation and Development. 25, 297-304. 11.Nie XiaoDong, N. X., Guo Wang, G. W., Huang Bin, H. B., Zhuo MuNing, Z. M., Li DingQiang, L. D., Li ZhongWu, L. Z., & Yuan ZaiJian, Y. Z. (2019). Effects of soil properties, topography and landform on the understory biomass of a pine forest in a subtropical hilly region. Catena. 176, 104-111. 12.Dipesh, K. C., & Schuler, J. L. (2013). Estimating fine-root production and mortality in the biomass plantations. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 44, 2514-2523. 13.Azaryan, M., Vajari, K. A., & Amanzadeh, B. (2021). Variations in humus and fine root properties related to development stages in a temperate natural Beech forest. European Journal of Forest Research. 140, 307-316. 14.Tamooh, F., Huxhamd, M., Karachi, M., Mencuccini, M., Kairo, G., & Kirui, B. (2008). Below-ground root yield and distribution in natural and replanted mangrove forests at Gazi bay, Kenya. Forest Ecology and Management. 256, 1290-1297. 15.Wang, L., Hamel, C., Lu, P., Wang, J., Sun, D., Wang, Y., & Gan, G. Y. (2023). Using enzyme activities as an indicator of soil fertility in grassland-an academic dilemma. Frontiers in Plant Science. 14, 1175946. 16.Corstanje, R., Schulin, R., & Lark, R. M. (2007). Scale-dependent relationships between soil organic carbon and urease activity. European Journal of Soil Science. 58, 1087-1095. 17.Wyszkowska, J., Kucharski, J., & Lajszner, W. (2005). Enzymatic Activities in Different Soils Contaminated with Copper. Polish Journal of Environmental Studies. 14, 5. 18.Silva, V., Mol, H.G., Zomer, P., Tienstra, M., Ritsema, C. J., & Geissen, V. (2019). Pesticide residues in European agricultural soils–A hidden reality unfolded. Science of the Total Environment. 653, 1532-1545. 19.Pang, L. (2009). Microbial removal rates in subsurface media estimated from published studies of field experiments and large intact soil cores. Journal of Environmental Quality. 38, 1531-1559. 20.Zeng, D. H., Hu, Y. L., Chang, S. X., & Fan, Z. P. (2009). Land cover change effects on soil chemical and biological properties after planting Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica) in sandy lands in Keerqin, northeastern China. Plant and Soil. 317, 121-133. 21.Pan, F., Han, X., Li, N., Yan, J., & Xu, Y. (2020). Effect of organic amendment amount on soil nematode community structure and metabolic footprints in soybean phase of a soybean-maize rotation on mollisols. Pedosphere. 30, 544-554. 22.Stock, S. C., Köster, M., Dippold, M. A., Nájera, F., Matus, F., Merino, C., & Kuzyakov, Y. (2019). Environmental drivers and stoichiometric constraints on enzyme activities in soils from rhizosphere to continental scale. Geoderma, 337, 973-982. 23.Pierick, K., Leuschner, C., & Homeier, J. (2021). Topography as a factor driving small‐scale variation in tree fine root traits and root functional diversity in a species‐rich tropical montane forest. New Phytologist. 230, 129-138. 24.Ghaderi, E. (2022). The effect of canopy composition of Black Hawthorn and Barberry on soil function indicators in Western Mazandaran, M. Sc. 112 p. [In Persian] 25.Farhadifar, A. (2024). The effect of catena landscape on the horizons evolution and differentiation of soil characteristics of semi-arid rangelands of Central Alborz. PhD thesis. 26.Neatrour, M. A., Jones, R. H., & Golladay, S. W. (2005). Correlations between soil nutrients availability and fine- root biomass at two spatial scales in forested wetlands with contrasting hydrological regimes. NRC Research Press. 35, 2934-2941. 27.Pransiska, Y., Triadiati, T., Tjitrosoedirjo, S., Hertel, D., & Kotowska, M. M. (2016). Forest conversion impacts on the fine and coarse root system, and soil organic matter in tropical lowlands of Sumatera (Indonesia). Forest Ecology and Management. 379, 288-298. 28.Alef, K., & Nannipieri, P. (1995). Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Academic Press, London. 576. 29.Shi, Y., Wu, P., Zhao, X., Li, H., Wang, J., & Zhang, B. (2014). Statistical analyses and controls of root-zone soil moisture in a large gully of the Loess Plateau. Environmental earth sciences. 71, 4801-4809. 30.Hertel, D., Harteveld, M. A., & Leuschne, C. H. (2009). Conversion of a tropical forest into agroforestry alters the fine root-related carbon flux to the soil. Soil Biology and Biochemistry. 41, 481-490. 31.Cardinale, B. J., Wright, J. P., Cadotte, M. W., Carroll, I. T., Hector, A., Srivastava, D. S., Loreau, M., & 32.Wang, X., Ouyang, Z., Hao, F., & Zang, W. (2018). Effects of soil organic matter on root biomass and nutrient uptake. Soil Science Society of America Journal. 82, 567-576. 33.Haruna, S. I. (2021). Spatial and fractal characterization of selected soil nutrients along a catena. Catena. 204, 105443. 34.Singha, D., Brearley, F. Q., & Tripathi, S. K. (2020). Fine root and soil nitrogen dynamics during stand development following shifting agriculture in Northeast India. Forest. 11, 123-142. 35.Marschner, H. (2012). Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press. 36.Ma, Y. Z., Zhong, Q. L., Jin, B. J., Lu, H. D., Guo, B. Q., Zheng, Y., Li, M., & Cheng, D. L. (2015). Spatial changes and influencing factors of fine root carbon, nitrogen and phosphorus stoichiometry of plants in China. Chinese Journal of Plant Ecology. 39, 159-167. 37.Lei, T., Gu, Q., Guo, X., Ma, J., Zhang, Y., & Sun, X. (2018). Urease activity and urea hydrolysis rate under coupling effects of moisture content, temperature, and nitrogen application rate. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 11: 132-138. 38.Reyes, F., Silvana, Z., Espinosa, A., & Marysol, A. (2010). Biochemical properties in vascular epiphytes substrate from a temperate forest of Chile. Revista de la ciencia de suelo y nutrición vegetal. 10, 126-138. 39.Taati, S., Matinzadeh, M., & Sagheb Talebi, K. (2016). Impact of gap size and light intensity on activity of soil phosphatase enzyme in Beech stands (case study; control plot: Langa-Kelardasht(. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology). 29, 532-539. 40.Ndiaye, E. L., Sandeno, J. M., McGrath, D., & Dick, R. P. (2000). Integrative biological indicators for detectingchange in soil quality. American Journal of Alternative Agriculture. 15, 26-36. 41.Ling, N., Sun, Y., Ma, J., Guo, J., Zhu, P., Peng, C., & Shen, Q. (2014). Response of the bacterial diversity and soil enzyme activity in particle-size fractions of Mollisol after different fertilization in a long-term experiment. Biology and Fertility of Soils.50, 901-911. 42.Ahmed, N., & Al-Mutairi, K. A. (2022). Earthworms effect on microbial population and soil fertility as well as their interaction with agriculture practices. Sustainability. 14, 7803. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 107 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 97 |
||